基坑变形监测与事故原因分析

□□ 王德旻

(辽宁建筑标准勘察设计院有限公司，辽宁 沈阳 110005)

引言

沈阳市地质情况为上部杂填土，继而为粉质黏土和砂土地层。粉质黏土中常会有上层滞水。由于雨季的特殊情况，常会导致基坑背侧出现裂缝，桩间土塌落，更严重的是锚索失效，腰梁失去作用。笔者结合万科首开一期基坑、万科四季花城基坑、中旅万科城四期基坑、阳光100基坑、美的基坑等的现场实测数据对现场的险情进行分析，以期对施工安全提出建议。

1 监测方案的确定

基坑支护桩顶水平位移监测采用小角度法，如图1所示。

图1 基坑监测小角度法监测

图中，A点为设置的基准站，每次实测时都要用到，所以A点是要长期保护的点。P点为基坑最初的原始点位，B点为固定不动的一点，可取某楼的一棱角。每次观测P点的偏差，即是。

(1)

基坑竖向位移监测采用导线网法，闭合导线进行监测。基坑监测导线控制网，有两个已知点作为高程校核点，每次闭合监测后对一个已知控制点进行校核。如图2所示。

基坑支护深层土体位移，监测采用垂直于基坑边线，每0.5 m布置一个沉降监测点，连续布置5个点，通过监测桩后土体的竖向位移，间接反映深层土体的位移变化。

锚索的监测要求是达到锚索设计值的0.7倍即为失效。这与锚索的设计有关。基坑设计时，要求锚索的预加力为0.75～0.90倍的轴力设计值时，即为设计最合理的情况。锚索的锁定值为轴力设计值的0.75～0.90倍时，由于锚索存在应力损失，所以在锚索变形过程中，当锚索值达到0.75倍的轴力设计值时，认为此时的预加力为0.75倍轴力，加上变形量恰好处于设计时的危险状态。锚索的监测如图3所示。

图3 锚索的监测

2 观测墩的制作

观测墩的制作是监测的关键步骤。观测墩能够反映出支护桩的水平位移和竖向位移。观测墩的关键是用钢筋头部的冲击钻钻出方便竖向位移观测铟钢尺的底座直立的1～2 mm小孔。为了防止锈蚀采用手喷漆在钢筋部位喷涂一层，如图4所示。

图4 观测墩

3 基坑支护险情的发生

万科首府一期、万科四季花城、阳光100等基坑险情如图5～图7所示。

图5 万科首府一期基坑险情

图6 万科四季花城基坑险情

图7 阳光100基坑险情

桩间土脱落部位为粉质黏土层处，且在基坑最下部。原因在于雨季降雨，导致基坑水位骤然上升，基坑降水漏斗在坑外一侧突然升高，水压力增大，未能及时降低水位。在水压力的作用下，粉质黏土层含水率增大，桩间土塌落。砂类土由于渗透系数大，滤水效果好，所以不易产生桩间土塌落。

钢管桩变形大，是由于设计第一道腰梁和锚索在基坑-2.5 m处，锚索位置过低，导致桩顶水平位移过大，所以桩后填土会产生大的裂缝。

4 中旅万科城四期基坑事故分析

中旅万科城四期事故现场如图8、图9所示。

图8 中旅万科城四期事故现场

图9 中旅万科城四期事故地面

中旅万科城四期基坑监测数据见表1。采用距离监测法，在基坑冠梁处贴观测贴片，观测8个点的数据，发现沿基坑边线，中间位移大，两侧位移减小，呈抛物线变化趋势。

表1 中旅万科城四期基坑监测数据

结合表1，可以看出：

(1)基坑水平位移先变大后变小，基坑失稳为渐变过程。

(2)基坑在腰梁的中间部位位移最大，最先失效，锚索和腰梁的失效是由阴角向两侧扩散的迹象。

(3)锚索的失效是由于桩间土塌落，腰梁和桩桩间的力被卸掉，导致锚索被拔出，腰梁掉落。

(4)桩间土塌落的处理可以采用桩间编制钢筋网片，将桩间土的水滤出，土体保留，这样就可以防止桩间土塌落。

分析其原因在于设计方未设置桩间钢筋网片。处理方案为：桩后土体卸荷，挖除一部分桩后填土。

5 结语

笔者从基坑的监测理论分析出发，利用地质地层数据和监测数据，进行分析可知：

(1)设计时，应注意锚索的位置，不易过低。过低会会导致桩顶水平位移过大，导致桩后出现大的裂缝。

(2)桩间设计钢筋网片，防止因桩间土塌落而导致锚索和腰梁失效。

(3)基坑降水要及时，不允许桩降水漏斗突然骤增，导致桩间土塌落；

(4)基坑桩顶水平位移超过允许值就会出现大的裂缝，所以要严格控制桩顶水平位移。